一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置制造方法及圖紙

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，包括三相全橋電壓源型變換器，所述的三相全橋電壓源型變換器的每個相單元由上下兩個橋臂組成，每個橋臂由3個子模塊級聯(lián)，每個子模塊由兩個IGBT，兩個反并聯(lián)二極管和一個分散電容組成，同時在三相全橋電壓源型變換器的直流側(cè)連接有集中電容，其交流側(cè)與連接電感連接，設(shè)置在三相全橋電壓源型變換器上的電壓傳感器和電流傳感器分別與DSP控制器上的AD采樣電路連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)能夠減少了電網(wǎng)系統(tǒng)的無功和諧波電流含量，大大降低了配電網(wǎng)電氣損耗，實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能，并且提高了電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，屬于電網(wǎng)控制

技術(shù)介紹
隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展的需要，大容量高壓遠(yuǎn)距離輸電已經(jīng)成為一種工程需求，而電能的遠(yuǎn)距離傳輸必然帶來很多問題，例如損耗、電能質(zhì)量等一系列問題。目前，現(xiàn)代電力電子技術(shù)已運(yùn)用到大容量高壓柔性直流輸電（HVDC）以及靈活柔性交流輸電（FACTS）等領(lǐng)域，非線性的電力電子器件給電力系統(tǒng)注入了諧波和無功。由瞬時無功功率理論可知，不同頻率的諧波電壓電流產(chǎn)生的功率為廣義無功功率，所以，電力電子技術(shù)的應(yīng)用降低了電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，隨著各種電能質(zhì)量敏感性負(fù)荷的大量應(yīng)用，電力用戶對電能質(zhì)量的要求也日益提高。而一般的治理諧波的補(bǔ)償裝置的主電路通常是由電力電子器件構(gòu)成的換流器，從電氣節(jié)能的角度，這些換流器是需要消耗能量的（諧波的消耗相比于基波分量更大），然而從整個配電網(wǎng)的全局角度，它的補(bǔ)償使得整個配電網(wǎng)的所有部分都實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能，所以從整體上它是可以實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能的。在配電網(wǎng)中，將中小容量的靜止無功同步補(bǔ)償器安裝在某些特殊負(fù)荷(如電弧爐)附近，可以顯著地改善負(fù)荷與公共電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電能質(zhì)量，例如提高功率因數(shù)、克服三相不平衡、消除電壓閃變、治理諧波污染等等。這種在配電網(wǎng)中用來提高電能質(zhì)量的靜止無功同步補(bǔ)償器一般稱為配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器。諧波電流產(chǎn)生的無功是一種廣義上的無功功率，有源電力濾波器和靜止同步補(bǔ)償器并無本質(zhì)上的區(qū)別，它們的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略大致相同，只是控制電路略有不同以及電感電容值的選取不盡相同。然而，無功功率對電力系統(tǒng)存在一定的影響和擾動：一是設(shè)備容量增加。無功功率的增加，會增大輸電線路中總電流，從而增加了電力變壓器、發(fā)電機(jī)、輸電線及其它電氣設(shè)備的容量，增大了用戶的控制設(shè)備、啟動設(shè)備的規(guī)格和尺寸，增加了整個系統(tǒng)的成本；二是增加設(shè)備及線路損耗。無功功率的增加會增大輸電線路中總電流，從而增加了用電設(shè)備和輸電線路的損耗；三是增大變壓器及線路的電壓降。無功功率的增加，會增大電力系統(tǒng)中的電壓損耗，從而引起電壓的波動。在電網(wǎng)中，有功功率主要影響系統(tǒng)的頻率，無功功率主要影響系統(tǒng)的電壓。如果負(fù)載是劇烈變化的，會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生劇烈的波動，甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重地電力事故；四是如果系統(tǒng)供給的無功功率不足，會使用戶端供電電壓下降，如果供給的無功功率過剩，會使用戶端供電電壓升高，影響工業(yè)生產(chǎn)和人民的正常生活。由于一些沖擊性負(fù)荷在配電網(wǎng)中應(yīng)用的不斷增加，配電網(wǎng)無功功率愈來愈呈現(xiàn)波動快、波動較大、波動頻繁等特征，需要進(jìn)行快速、動態(tài)的無功功率補(bǔ)償。傳統(tǒng)的固定電容器無功補(bǔ)償方式，雖然成本低廉，實(shí)現(xiàn)簡單，但不能滿足動態(tài)無功功率補(bǔ)償要求。靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)，能夠治理動態(tài)無功功率，但其運(yùn)行易受電網(wǎng)電壓等系統(tǒng)環(huán)境的影響，工作過程中自身會產(chǎn)生一定諧波，動態(tài)響應(yīng)速度較慢，可能引發(fā)諧振且靈活性不高。配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償(DSTATCOM)，能夠快速的補(bǔ)償電網(wǎng)動態(tài)無功功率，其動態(tài)響應(yīng)速度快，運(yùn)行可靠性高，對電網(wǎng)無污染，方便靈活，基于這些優(yōu)點(diǎn)，DSTATCOM正得到越來越廣泛的應(yīng)用。同時，DSTATCOM技術(shù)是解決非線性、不平衡和沖擊性負(fù)荷所帶來的電能質(zhì)量問題以及增加配電網(wǎng)輸送能力，提高動態(tài)穩(wěn)定極限和增強(qiáng)電網(wǎng)阻尼的有效手段。因此，深入研究DSTATCOM裝置的實(shí)現(xiàn)對提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量具有十分重要的作用。另外，IGBT作為大功率全控型電力電子器件，優(yōu)點(diǎn)是器件可控制導(dǎo)通也可控制關(guān)斷，采用PWM技術(shù)避免了晶閘管換流的位移因數(shù)和基波因數(shù)的過低（由于出發(fā)角可控，所以輸出電壓波形會失真，不是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，經(jīng)傅立葉分解，里面含低頻諧波分量，諧波分量的幅值與觸發(fā)角有關(guān)）而導(dǎo)致低功率因數(shù)運(yùn)行，僅僅產(chǎn)生開關(guān)頻率附近及其整數(shù)倍的高頻諧波分量，只需小容量濾波器即可濾除。IGBT的劣勢是相比于晶閘管，相同造價的器件通流能力較差，耐壓值相對較低，而且在實(shí)現(xiàn)相同的容量電能傳輸和變換時，器件的通態(tài)損耗較大，并且還存在開關(guān)損耗（與開關(guān)頻率近似線性關(guān)系）。由于器件本身的非線性帶來的損耗只有通過改變內(nèi)部PN結(jié)來實(shí)現(xiàn)，而采用先進(jìn)的控制技術(shù)可以帶來更好的諧波特性和更低的損耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提供一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，該裝置能夠減少了電網(wǎng)系統(tǒng)的無功和諧波電流含量，大大降低了配電網(wǎng)電氣損耗，實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能，并且提高了電網(wǎng)的電能質(zhì)量。本技術(shù)的技術(shù)方案：一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，包括三相全橋電壓源型變換器，所述的三相全橋電壓源型變換器的每個相單元由上下兩個橋臂組成，每個橋臂由3個子模塊級聯(lián)，每個子模塊由兩個IGBT，兩個反并聯(lián)二極管和一個分散電容組成，同時在三相全橋電壓源型變換器的直流側(cè)連接有集中電容，其交流側(cè)與連接電感連接，設(shè)置在三相全橋電壓源型變換器上的電壓傳感器和電流傳感器分別與DSP控制器上的AD采樣電路連接，DSP控制器與觸摸屏進(jìn)行通信，同時DSP控制器通過PLL鎖相環(huán)采集三相全橋電壓源型變換器的A相交流側(cè)電壓初相位。進(jìn)一步，每個橋臂通過驅(qū)動保護(hù)電路與DSP控制器進(jìn)行通信連接。由于采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對DSTATCOM直流側(cè)電壓的平衡控制，確保DSTATCOM的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，同時通過三角載波移相SPWM調(diào)制，以較低的器件開關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)較高的等效開關(guān)頻率，降低了整個裝置的功率損耗，提高了效率，實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能，且大幅度消除了諧波。另外，本技術(shù)的控制電路采用電壓外環(huán)PI控制和電流內(nèi)環(huán)無差拍的控制策略，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近于1。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本通過DSTATCOM減少了系統(tǒng)的無功和諧波電流含量，大大降低了配電網(wǎng)電氣損耗，實(shí)現(xiàn)了電氣節(jié)能，并且提高了電網(wǎng)的電能質(zhì)量。附圖說明圖1為DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制電路連接時的示意圖；圖3為有DSTATCOM補(bǔ)償時的電壓矢量圖；圖4控制方法與調(diào)制策略的原理圖；圖5為系統(tǒng)軟件主程序流程圖；圖6為檢測及控制框圖；圖7為AD7656采樣芯片接口；圖8為電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制模塊程序流程圖；圖9三相雙極性PWM調(diào)制圖；圖10改進(jìn)之前的輸出電流波形；圖11改進(jìn)之前的直流側(cè)電容電壓波形；圖12改進(jìn)之后的三相基波無功電流；圖13改進(jìn)后的直流側(cè)電壓。具體實(shí)施方式為了使本技術(shù)目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本技術(shù)作進(jìn)一步的詳細(xì)說本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，包括三相全橋電壓源型變換器，所述的三相全橋電壓源型變換器的每個相單元由上下兩個橋臂組成，每個橋臂由3個子模塊級聯(lián)，每個子模塊由兩個IGBT，兩個反并聯(lián)二極管和一個分散電容組成，同時在三相全橋電壓源型變換器的直流側(cè)連接有集中電容，其交流側(cè)與連接電感連接，設(shè)置在三相全橋電壓源型變換器上的電壓傳感器和電流傳感器分別與DSP控制器上的AD采樣電路連接，DSP控制器與觸摸屏進(jìn)行通信，同時DSP控制器通過PLL鎖相環(huán)采集三相全橋電壓源型變換器的A相交流側(cè)電壓初相位。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于DSTATCOM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制裝置，包括三相全橋電壓源型變換器，所述的三
相全橋電壓源型變換器的每個相單元由上下兩個橋臂組成，每個橋臂由3個子模塊級聯(lián)，每
個子模塊由兩個IGBT，兩個反并聯(lián)二極管和一個分散電容組成，同時在三相全橋電壓源型
變換器的直流側(cè)連接有集中電容，其交流側(cè)與連接電感連接，設(shè)置在三相全橋電壓源型變

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉永軍，張宏俊，印然，余辛，李暢，周偉，
申請(專利權(quán))人：貴州大學(xué)，
類型：新型
國別省市：貴州;52